论文摘要：SINS/GPS超紧耦合系统关键技术研究

随着科学技术的不断发展，人类对导航系统提出了越来越多的要求。任何单一导航系统都存在自身的局限性，因此，组合导航技术是提高导航系统整体性能的有效途径。SINS与GPS 构成的组合系统可以提供连续、高带宽、长时和短时精度均较高的完整导航参数，被认为是目前导航领域最理想的组合方式。相比于SINS/GPS的松耦合和紧耦合方式，SINS/GPS超紧耦合系统在组合过程中不仅需要修正惯导误差，同时根据SINS提供的辅助信息，改善GPS接收机锁定信号的能力。本文以SINS/GPS超紧耦合导航系统为研究对象，对基于传统标量跟踪环路和基于矢量跟踪环路的SINS/GPS超紧耦合系统开展了研究，主要包括以下几个方面：

(1)在综合考虑传统接收机跟踪环各种误差源的基础上，从理论上分析接收机跟踪环路在高动态下易失锁的原因，仿真结果表明在10g/s的动态下，采用三阶PLL环时基于标量跟踪的SINS/GPS超紧耦合系统在理论上抗干扰性能可提高9.6dB，并且载体动态越高抗干扰能力提高越明显；针对高动态下PLL容易失锁的现象，提出了SINS加速度辅助方法，将SINS辅助信息馈入到PLL跟踪环路中，在VC平台实现了基于传统跟踪环路的SINS/GPS超紧耦合系统，软件仿真结果表明：载体为2g/s动态下，采用二阶PLL环时，基于标量跟踪的SINS/GPS超紧耦合系统的各个跟踪通道的抗干扰能力约提高10.5dB以上，抗干扰性和载体与卫星之间视向动态有关。

(2)由于SINS提供的辅助信息不可能完全精确，论文对SINS辅助PLL后的误差进行详细推导，考虑到PLL各误差源的具体解不能实时得到，为解决传统SINS/GPS超紧耦合系统的PLL在复杂环境下的跟踪问题，提出了一种基于模糊控制算法的自适应带宽调整方法。通过理论研究，找出环路带宽与环路滤波参数之间的关系，设计了一种模糊带宽控制器。仿真实验结果表明：在复杂环境下，模糊自适应带宽的锁定因子一直保持良好状态，自适应带宽比固定带宽的频率误差减小8Hz。

(3)分析了纯矢量GPS接收机、基于标量跟踪的SINS/GPS超紧耦合系统以及基于矢量跟踪的SINS/GPS超紧耦合系统等几种结构，主要从跟踪环路建模、状态噪声和观测噪声选取方面对各结构算法进行了介绍，同时采用相同的性能评价指标完成几种结构在精度、动态性、可见星数目、抗干扰等方面的影响，理论分析结果表明：基于矢量跟踪的SINS/GPS超耦合中心式结构比传统FLL环路的抗干扰性能可以提高11.8dB。

(4)从理论上分析了基于矢量跟踪SINS/GPS超紧耦合系统中GPS的单一或多个通道出现故障时，对组合系统定位和测速精度影响，将残差卡方检验法引入矢量通道滤波器。考虑到 Kalman 滤波要求精确的系统模型和已知的噪声统计特性，而H∞滤波器不但对噪声的不确定性具有鲁棒性，而且对系统参数的不确定性也具有鲁棒性的能力，将H∞滤波用于组合导航滤波，最后设计了SINS/GPS超紧耦合导航系统故障检测与鲁棒滤波算法相结合的结构，既发挥了GPS矢量跟踪的优势，又保证了组合导航系统的可靠性和精度。

来源：半壳优胜育转载请保留出处和链接！

本文链接：http://87cpy.com/292075.html